Всем, кто интересуется автомобильной индустрией, обязательно известен японский производитель «Toyota». Этот автоконцерн прославился не только созданием качественных машин, но и серийным выпуском отменных и функциональных моторов. Довольно-таки знамениты из них агрегаты серии «GR», представленные несколькими поколениями двигателей формации-V6. В сегодняшнем материале рассмотрим 2,5 литровую формацию мотора из данной линейки Toyota, а именно установку 4GR-FSE. Об истории ее создания, применении, особенностях, ремонте и многом другом читайте ниже.
Пару слов об 4GR-FSE
Моторная линейка «GR» от Toyota представлена 6 поколениями разнотипных двигателей V6. Созданием данных моторов японцы занялись в начале 21 века, пустив на конвейер установки с:
- литой алюминиевой головкой блока цилиндров (ГБЦ);
- непосредственным инжекторным впрыском топлива;
- углом между поршнями в 60 градусов;
- наличием кованых шатунов, поршней, литого впускного коллектора и надежных распредвалов;
- 6 полноценными цилиндрами, на каждый из которых приходится 4 клапана.
Поначалу линейка «GR» была призвана заменить другие 6-цилиндровые установки на небольших грузовиках и кроссоверах. Однако с течением времени эти двигатели начали активно использоваться и при производстве легковушек.
Что касается рассматриваемого сегодня мотора – 4GR-FSE, то он был отправлен на производство в 2003 году в один момент с запуском масштабного создания 3GR-ов. Отличительные характеристики 4-ого поколения GR-двигателей включают в себя:
- Меньшие размеры по сравнению с предшественниками – 3GR-FSE;
- Увеличенная мощность;
- Усиленная конструкция.
Естественно, нововведения у двигателя 4GR-FSE не были столь существенны, однако в общем виде сумели улучшить концепт рассматриваемой моторной линейки Toyota. Сегодня данные моторы не убраны с производства и активно применяются в создании некоторых моделей авто. Преимущественно, сборка 4GR-FSE осуществлялась на заводе японского автоконцерна в штате Кентукки США. Несмотря на это, при должном желании можно найти и мотор, созданный в самой Японии. Справедливости ради отметим, что между агрегатами разной сборки особых отличий нет, поэтому уделять повышенное внимание этому моменту не стоит.
Регламент обслуживания двигателя
Атмосферные двигатели 4GR-FSE не предназначены для качественного тюнинга, однако имеют высокий ценз надёжности. Практически все эксплуататоры данных агрегатов положительно отзываются об их крепости, обращая внимание на одновременно неплохой функционал. Единственное, что следует отметить – это важность грамотного обслуживания мотора. Завод-изготовитель ДВС 4GR-FSE рекомендует придерживаться следующих мер:
- Во-первых – всегда своевременно и в полной мере проводить замену смазки в полостях мотора. Какое масло лить в двигатель? Любое, которое имеет допуск к использованию на 4GR-FSE. Естественно, нужно использовать только качественные продукты. Оптимальным вариантом станут масла с маркировками 0W-30, 5W-30, 5W-40, полную смену которых желательно проводить каждые 7 000 километров пробега. Объём масляных каналов 6-цилиндрового агрегата велик, около 6,3 литров. При замене смазки лить нужно около 6-6,1 литров, так как её полного слива добиться не удастся. Помимо моторного масла в 4GR-FSE, нельзя забывать и о своевременной смене трансмиссионной жидкости. Норма для этой операции составляет примерно 50-60 000 километров пробега;
- Во-вторых – с нормальной периодичностью реализовывать смену расходников двигателя. В конструкции 4GR-FSE таковыми считаются:
- воздушные фильтры (менять каждые 25-35 000 километров пробега);
- масляные фильтры (менять каждые 10 000 километров пробега);
- некоторые элементы системы охлаждения и других составляющих мотора (помпа, прокладки и подобные детали – замена проводится по мере необходимости или в соответствии с мануалом).
- В-третьих – проверять и менять свечи зажигания, а также основные элементы силовой установки (ГБЦ, впускной/выпускной коллекторы, маховики, распредвалы, коленвалы, элементы системы зажигания, ГРМ). Последние следует менять по мере износа или согласно профильным руководствам, а вот свечи на 4GR-FSE меняются каждые 40-50 000 километров пробега. Отлично подойдут любые качественные свечи, например от NGK или Bosch.
Пожалуй, говорить о базовых мерах, по типу регулировки клапанов или замера компрессии — не стоит. Реализация данных мер должна проводиться, так скажем, по умолчанию каждые 10-20 000 километров пробега. Естественно, при выявлении каких-либо неисправностей таковые следует устранить.
Частые неисправности и их ремонт
Выше была справедливо упомянута надёжность движков 4GR-FSE, которая, если судить по практике их эксплуатации, находится на очень приличном уровне. Литые составляющие мотора и его базис – поршни, шатуны, цилиндры, выходят из строя крайне редко. Единственное, что может более-менее часто страдать в данном японском устройстве при его неправильном обслуживании – навесные элементы. К числу таковых следует отнести:
- Газораспределительный механизм (преимущественно – ремень и ролики);
- Прокладки разной формации (как правило, находящиеся под головкой блока цилиндра);
- Впускные и выпускные коллекторы.
Остальные детали агрегатов 4GR-FSE практически не ломаются. Так, даже относительно сложная топливная система выходит из строя нечасто, а в ремонте не доставляет особых проблем владельцам. Сказать, что мотор гнет клапана, часто стучит и имеет подобные неисправности, точно нельзя и будет неправильно. При должном желании отремонтировать двигатель можно своими руками, но, даже беря в расчет наличие большого количества «ремонтной информации», лучше доверять подобные процедуры профессионалам.
Что касается капитального ремонта движков 4GR-FSE, то он реализуется каждые 200-250 000 километров пробега. Своевременный и, что самое главное, качественный капремонт способен увеличить срок службы мотора до 600-800 000 километров пробега. Неплохо, не правда ли?
Тюнинг мотора
Тюнинг двигателей 4GR-FSE по аналогии с другими представителями этой линейки обычно не рационален. По своей специфике, рассматриваемый агрегат не имеет каких-либо предпосылок к постройке чего-то мощного. Аппаратная модернизация – замена деталей, «раскрутка» валов и подобные вещи, не даст существенных результатов, съев много денежных средств автовладельца. Единственным относительно умным решением будет установка компрессорного надува на мотор, то есть – его качественная форсировка. При должном подходе получится:
- добиться 300-320 лошадиных сил;
- увеличить мощность и динамику на «верхах»;
- добавить общей бодрости агрегату.
К слову, форсировка подобного рода не требует замены стандартной поршневой группы и подобных модернизаций, что также очень удобно для тюнинговщиков. Пытаться собрать более мощный функционал на базе 4GR-FSE не стоит, так как это будет крайне сложно или, скорей всего, вовсе невозможно. Для подобных целей можно использовать, к примеру, 1JZ-GTE и подобные ему двигатели.
Перечень автомобилей, оснащаемых 4GR-FSE
Как было отмечено ранее, поначалу моторы 4GR-FSE были несильно ориентированы на установки в легковые модели. На деле же, сразу после старта их серийного производства, двигатели начали «пихать» во многие легковушки марки «Toyota». Широкое применение 4GR-FSE получили на таких моделях как:
- Toyota Crown (всех вариаций, производимых с 2003 года);
- Toyota Mark (вариаций, созданных с 2004 года по настоящее время);
- Lexus GS250 и IS250 (некоторые модели).
Отметим, что, благодаря удобному и продуманному концепту, моторы 4GR-FSE несложно адаптировать под многие типы автомобилей. Нередко эти установки встречаются на небольших грузовиках и кроссоверах.
Технические сведения о силовой установке
Резюмируя обзор 4GR-FSE, обратим внимание на технические характеристики двигателя. В целом, представлены они в одном возможном варианте, так как иных модификаций рассматриваемый мотор не имеет. Описание базовых параметров 4GR-FSE отражено в следующей таблице:
| Производитель | Toyota (завод Kentucky, USA) |
| Марка мотора | 4GR-FSE |
| Годы производства | 2003-н.в. |
| ГБЦ | Алюминий |
| Питание | Непосредственный впрыск, инжектор |
| Схема построения (порядок работы цилиндров) | V-образный (V-6) |
| Кол-во цилиндров (клапанов на цилиндр) | 6 (4) |
| Ход поршня, мм | 77 |
| Диаметр цилиндра, мм | 83 |
| Степень сжатия, бар | 12 |
| Объем двигателя, куб. см | 2499 |
| Мощность, л.с/об.мин | 215/6400 |
| Крутящий момент, Нм/об.мин | 260/3800 |
| Топливо | Бензин, АИ-95 |
| Экологические нормы | ЕВРО-4, ЕВРО-5 |
| Вес двигателя, кг | — |
| Расход топлива на 100 км пути — город |
Двигатель 2GR начал активно использоваться с 2005 года вместо 3MZFE. В процессе доработки в базовой версии двигателя внутреннего сгорания (ДВС) ход поршня был уменьшен на 12 мм. Семейство моторов ToyotaGR - это наиболее распространенные силовые агрегаты. Они монтируются на автомобили различных марок мировых брендов.
Силовой агрегат 2GRFE устанавливается на таких известных моделях машин:
- RX 350.
- Lotus Evora.
- Lotus Evora GTE.
- Lotus Evora S.
- Lotus Exige S.
Описание конструкций силовых агрегатов FEи их производных
Двигатель семейства FE является шестицилиндровым мотором, имеет по четыре клапана длякаждогоцилиндра. Газораспределительная система DОНС оборудована японским VVTi контроллером подачи топлива.
Корпус блока цилиндров и большая часть деталей 2GRFEизготовлены из алюминиевых сплавов, гильзы чугунные, цилиндры имеют угол развала, равный 60 градусов.
Двигатель 2GR FE оснащен облегченными поршнями, которые имеют Т-образную форму, шатуны изготовлены методом ковки. Газораспределительный механизм имеет цепную передачу, используются гидравлические компенсаторы, исключающие необходимость регулировок клапанов. Пуск оборудован изменяемым коллекторомACIS, что говорит о высоком качестве мотора.
Разнообразие модификаций движка и их особенности
Двигатель ToyotaCamry 2GR имеет несколько модификаций на основе базовой версии:
- 2GR FE.
- 2GR FSE.
- 2GR FXE.
- 2GR FZE.
- 2GR FKS.
- 2GR FXS.
2GR FE является базовой моделью со степенью сжатия 10,8, мощностью 277 лошадиных сил.
2GR FSE основан на базе мотораFE имеет непосредственный впрыск топлива, повышенную степень сжатия, равную 11,8, увеличенную мощность, варьирующуюся в пределах значений 296 - 318 л. с.
2GR FXE - это базовый аналог, работающий с использованием цикла Аткинсона, позволяющего снизить расход горючего и уменьшить шумовые эффекты благодаря уменьшению впускного давления. Данная модификация обладает увеличенной степенью сжатия до 13 и мощностью, достигающей 295 лошадиных сил.
2GR FZE, данная модель силового агрегата используется преимущественно на спортивных автомобилях таких марок как Lotus, Toyota Aurion TRD, оборудована мощным компрессором, развивает мощность от 325 до 350 лошадиных сил.
2GR FKS представляет собой гибрид FXE и 2GR FSE, топливо здесь впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Данная модель способна развивать мощность 278 лошадок при 6 тыс. оборотах в минуту, крутящий момент равен 360 Нм при оборотах 4600. При установке на моделях Лексус способен развивать до 311 лошадиных сил.
2GR FXS - это производная от FKS с мощностью 313 л. с. при оборотах, равных 6 тыс. в минуту, развивающая крутящий момент, равный 335 Нм при 4600 оборотах в минуту.
Возникновение неисправностей у моторов FE
Также как и другие двигатели, силовые агрегаты марки FE могут быть подвержены поломкам и дефектам, а также обладать некоторыми недостатками:
- Утечки моторного масла.
- Шумный запуск силового агрегата.
- Заниженные обороты при работе на холостом ходу.
Утечка смазочного материала происходит по причине масляной трубки, расположенной в смазочной системе VVTi. Проблема заключается в растрескивании резиновой части этой детали.
Чтобы избежать появления данного дефекта, нужно заменить трубку масляной линии, состоящую из металлической и резиновой частей, на деталь, выполненную из цельного металла. Данная неисправность стала причиной массового отзыва автомобилей фирмы Тойота, произведенных до 2010 г .
Шум, производимый при запуске двигателейFE, 2GR FSE и пр. вызван спецификой работы муфт VVTi. Срок эксплуатации моторов GR от этого не уменьшается. Чтобы уменьшить неприятные шумовые эффекты, необходимо произвести замену этих муфт.
Низкие обороты на холостом ходу устраняются при тщательном очищении дроссельной заслонки. Во избежание данного дефекта, чистка должна проводиться через каждые 50 000 км пробега. В эти же сроки нужно менять закачивающую помпу, катушки зажигания.
Цепь газораспределительного механизма выдерживает пробег, равный 200 000 км. В силовом агрегате 2GR FSE проблемой является пятый цилиндр, который не успевает полностью охладиться, вследствие чего появляются задиры, влекущие за собой повышенное потребление машинного масла и поломки в блоке цилиндров, не подлежащие ремонту.
К косвенным недостаткам можно отнести неисправности, которые вызывает поперечное расположение двигателя:
- снижается внутренний ресурс трансмиссии из-за высокой отдачи силового агрегата;
- усложнен доступ к мотору V-образной конфигурации для проведения некоторых операций.
Несмотря на перечисленные недостатки, эксплуатационный срок силовых агрегатов FE, достигает значений, выше 300 000 километров.
Для обеспечения длительного ресурса необходимо проводить систематическое обслуживание двигателя, контролировать работоспособность системы охлаждения, а также производить регулярную замену моторного масла.
Двигатель 2GR начал активно использоваться с 2005 года вместо 3MZ-FE. В процессе доработки в базовой версии двигателя внутреннего сгорания (ДВС) ход поршня был уменьшен на 12 мм. Семейство моторов Toyota 2GR - это наиболее распространенные силовые агрегаты. Они устанавливаются на автомобили различных марок мировых брендов.
Технические характеристики
| Производство | Kamigo Plant Shimoyama Plant Toyota Motor Manufacturing Alabama Toyota Motor Manufacturing Kentucky Toyota Motor Manufacturing West Virginia |
| Марка двигателя | Toyota 2GR |
| Годы выпуска | 2005-наши дни |
| Материал блока цилиндров | алюминий |
| Система питания | инжектор |
| Тип | V-образный |
| Количество цилиндров | 6 |
| Клапанов на цилиндр | 4 |
| Ход поршня, мм | 83 |
| Диаметр цилиндра, мм | 94 |
| Степень сжатия | 10.8 11.8 12.5 13 |
| Объем двигателя, куб.см | 3456 |
| Мощность двигателя, л.с./об.мин | 249/6000 270/6200 272/6200 278/6000 278/6200 280/6400 295/6300 309/6400 311/6600 313/6000 315/6400 318/6400 328/6400 350/7000 360/6400 |
| Крутящий момент, Нм/об.мин | 317/4800 336/4700 333/4700 360/4600 346/4700 350/4600 362/4700 377/4800 362/4700 335/4600 377/4800 380/4800 400/4800 400/4500 498/3200 |
| Топливо | 95 |
| Экологические нормы | Евро 5 |
| Вес двигателя, кг | 163 |
| Расход топлива, л/100 км - город - трасса - смешан. |
14.3 8.4 10.6 |
| Расход масла, гр./1000 км | до 1000 |
| Масло в двигатель | 5W-30 |
| Сколько масла в двигателе, л | 6.1 |
| Замена масла проводится, км | 10000 (лучше 5000) |
| Рабочая температура двигателя, град. | - | Ресурс двигателя, тыс. км - по данным завода - на практике |
н.д. 300+ |
Распространенные неисправности и эксплуатация
- Протекает масло. Неполадка вызвана износом масляного патрубка в смазывающем устройстве VVTi. Причина в ее составе – часть изготовлена из резины. Нужно заменить ее на более позднего выпуска (после 2010 года) цельнометаллическую трубку.
- Двигатель Toyota 2GR трещит во время запуска. Виноваты VVTi-муфты. Их нужно заменить, однако на ресурсе это никак не сказывается.
- Пониженное число оборотов на холостом ходу. Необходимо прочистить дроссель-задвижки. Рекомендуется проводить процедуру не реже одного раза каждые 50000 км пробега.
К неполадкам можно добавить периодическую протечку помпы (через 50-70 тыс. км). Первые выпуски агрегата характеризуются поломкой катушек зажигания, износом ГРМ-цепи после 200 тыс. км. Модификации FSE отличаются стабильностью образования задиров в пятом цилиндре. Виновата несовершенная система охлаждения. Результат – перерасход масла и порча блока цилиндра. Несмотря на многие недостатки, двигатель может прослужить и более 300 тыс. км. Главное – вовремя следить за его состоянием и не экономить на ГСМ.
Видео по двигателю 2GR
Двигатели серии GR впервые были представлены в 2003 году на внутреннем японском рынке. Со временем они заменили V-образные шестерки предыдущих серий MZ и VZ, а также легендарные рядные шестерки серий G и JZ. В начале 2010-х устанавливались на модели самых различных классов и компоновок - "C", "D", "E", вэны, средне- и полноразмерные паркетники, средние и тяжелые джипы и пикапы. Поскольку их сложно отнести к "народным" моторам, то определенный академический интерес они представляют только своим многообразием.
| Двигатель | Рабочий объем, см 3 | Диаметр цилиндра x Ход поршня, мм | Степень сжатия | Мощность, л.с. | Крутящий момент, Нм | RON | Масса, кг | EMS | Стандарт | Модель | Прим. |
| 1GR-FE | 3956 | 94.0 x 95.0 | 10.0 | 249 / 5200 | 380 / 3800 | 95 | 166 | EFI-L | EEC | GRJ120 | *1 |
| 10.4 | 281 / 5600 | 387 / 4400 | 95 | 189 | EFI-L | EEC | GRJ150 | *2 | |||
| 10.0 | 249 / 5200 | 380 / 3800 | 95 | - | EFI-L | JIS | GRN215 | *1 | |||
| 10.4 | 276 / 5600 | 380 / 4400 | 91 | - | EFI-L | JIS | GRJ151 | *2 | |||
| 2GR-FE | 3456 | 94.0 x 83.0 | 10.8 | 277 / 6200 | 346 / 4700 | 95 | 164 | EFI-L | EEC | GSU35 | - |
| 10.8 | 280 / 6200 | 344 / 4700 | 95 | - | EFI-L | JIS | GGH20 | - | |||
| 2GR-FKS | 3456 | 94.0 x 83.0 | 11.8 | 278 / 6000 | 359 / 4600 | 91 | - | D-4S | Tier2-B5 | GRN300 | - |
| 11.8 | 311 / 6600 | 380 / 4800 | 91 | - | D-4S | - | GRL10 | - | |||
| 11.8 | 295 / 6300 | 362 / 4700 | 91 | - | D-4S | - | GYL25 | - | |||
| 2GR-FSE | 3456 | 94.0 x 83.0 | 11.8 | 306 / 6400 | 375 / 4800 | 95 | - | D-4S | SAE | GRS196 | - |
| 11.8 | 315 / 6400 | 377 / 4800 | 95 | - | D-4S | JIS | GRS184 | - | |||
| 11.8 | 318 / 6400 | 380 / 4800 | 95 | - | D-4S | JIS | GRX133 | - | |||
| 11.8 | 296 / 6400 | 368 / 4800 | 95 | - | D-4S+H | JIS | GWS204 | - | |||
| 2GR-FXE | 3456 | 94.0 x 83.0 | 12.5 | 249 / 6000 | 317 / 4800 | 95 | - | D-4S+H | JIS | GYL15 | - |
| 12.5 | 249 / 6000 | 317 / 4800 | 95 | - | D-4S+H | EEC | GYL15 | - | |||
| 13.0 | 292 / 6000 | 352 / 4500 | 95 | - | D-4S+H | EEC | GWL10 | - | |||
| 13.0 | 295 / 6000 | 356 / 4500 | 95 | - | D-4S+H | JIS | GWL10 | - | |||
| 2GR-FZE | 3456 | 94.0 x 83.0 | 10.8 | 327 / 6400 | 400 / 4000 | 95 | - | EFI-L | - | - | - |
| 3GR-FE | 2994 | 87.5 x 83.0 | 10.5 | 231 / 6200 | 300 / 4400 | 95 | 171 | EFI-L | SAE | GRS190 | - |
| 10.5 | 227 / 6200 | 293 / 4400 | - | - | EFI | CN | GRX131 | *3 | |||
| 3GR-FSE | 2994 | 87.5 x 83.0 | 11.8 | 248 / 6200 | 310 / 3500 | 95 | - | D-4 | SAE | GRS190 | - |
| 11.5 | 256 / 6200 | 314 / 3600 | 95 | - | D-4 | JIS | GRS182 | - | |||
| 4GR-FSE | 2499 | 83.0 x 77.0 | 12.0 | 208 / 6400 | 252 / 4800 | 95 | 180 | D-4 | EEC | GSE30 | - |
| 12.0 | 215 / 6400 | 260 / 3800 | 95 | - | D-4 | JIS | GRS180 | - | |||
| 12.0 | 203 / 6400 | 243 / 4800 | 91 | - | D-4 | JIS | GRS200 | *2 | |||
| 5GR-FE | 2497 | 87.5 x 69.2 | 10.0 | 193 / 6200 | 236 / 4400 | - | - | EFI | CN | GRX132 | *3 |
| 6GR-FE | 3956 | 94.0 x 95.0 | - | 232 / 5000 | 345 / 4400 | - | - | EFI | CN | GRB53 | *3 |
| 7GR-FKS | 3456 | 94.0 x 83.0 | 11.8 | 272 / 6000 | 365 / 4500 | - | - | D-4S | CN | GRJ152 | *3 |
| 8GR-FKS | 3456 | 94.0 x 83.0 | 11.8 | 311 / 6600 | 380 / 4800 | 95 | - | D-4S | - | - | - |
| 8GR-FXS | 3456 | 94.0 x 83.0 | 13.0 | 295 / 6600 | 350 / 5100 | 95 | - | D-4S | - | - | - |
(4.0 EFI VVT) тип"04 - продольного расположения, с распределенным впрыском, моно-VVT. Устанавливался на модели: 4Runner 210, FJ Cruiser, Fortuner 50..150, Hilux 20..120, Hilux Surf 210, LC 200, LC 70, LC Prado 120, Tacoma 200, Tundra 30..50.
В литую крышку цепи привода ГРМ встроены насос охлаждающей жидкости и масляный насос, соответственно, через крышку проходят каналы масла и охлаждающей жидкости.
Масляный фильтр - "экономичный" разборный со сменными картриджами, нижнего расположения (корпус встроен в верхнюю часть поддона).
Для управления электровентиляторами применяется отдельный блок управления, который позволяет регулировать скорость в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, давления хладагента кондиционера, скорости автомобиля и частоты вращения коленвала.
Впуск и выпуск
В верхней части впускного коллектора установлены заслонки системы ACIS с электроприводом, изменяющие эффективную длину впускного тракта для повышения мощности. При низкой и средней частоте вращения и высокой нагрузке клапан ACIS закрыт, и эффективная длина впускного коллектора увеличивается, в других диапазонах клапан открыт и эффективная длина коллектора минимальна.
На впуске используется пневмопривод AICV , перекрывающий один из двух каналов между воздухозаборником и фильтром. При низкой и средней частоте вращения клапан перекрывает один из каналов, воздух проходит к фильтру через отверстие меньшего размера, что помогает резонатору снизить шум на впуске. На высоких оборотах и при значительном открытии дроссельной заслонки оба канала открываются, повышая эффективность впуска.
На некоторых моделях в глушителе находится механический клапан, регулирующий поток отработавших газов. При низкой частоте вращения закрытый клапан способствует снижению шума, при высоких оборотах он открывается, уменьшая противодавление на выпуске.
 |
Система впрыска топлива (EFI)
Впрыск топлива - распределенный. В нормальных условиях - секвентальный, один раз за цикл для каждого цилиндра, при низкой температуре и малых оборотах может выполняться групповой впрыск. Топливная магистраль - без линии возврата, демпфер пульсаций давления - внешний на топливном коллекторе (на некоторых версиях дополнительный демпфер может устанавливаться в магистрали перед трубкой подвода топлива к коллектору), сам коллектор изготовлен из пластика. Скорость топливного насоса регулируется ЭБУ с помощью резистора и реле. Адсорбер системы улавливания паров топлива (EVAP) установлен около топливного бака.
Датчик положения педали акселератора - бесконтактный двухканальный, на эффекте Холла. Датчики положения распредвалов - магниторезистивные (в отличие от индуктивных обеспечивают на выходе цифровой сигнал и исправно работают при низкой частоте вращения). Датчики детонации - плоские широкополосные пьезоэлектрические, установлены на каждом полублоке в зоне среднего цилиндра. Датчик массового расхода воздуха (MAF) типа "hot wire", совмещен с датчиком температуры воздуха на впуске. Первый кислородный датчик для каждого полублока - планарный (плоский) датчик состава смеси (AFS), датчик за катализатором - обычный кислородный.
 |
Для снижения вибраций на 2GR-FE используется активная передняя опора двигателя (функционирует при частоте вращения менее 900 об/мин). Электропневмоклапан по команде блока подает разрежение к опоре, изменяя давление в воздушной камере. Диафрагма вибрирует и через жидкость передает вибрацию на резиновую часть. Вибрация опоры компенсирует вибрацию двигателя на холостом ходу. Создание нужной частоты вибраций регулируется подбором жиклеров и отводным вакуумным шлангом.
Электрооборудование
Система зажигания - DIS-6 (отдельная катушка зажигания на каждый цилиндр). Свечи зажигания "иридиевые" (Denso FK20HR11 - центральный электрод из иридиевого сплава, платиновый контакт на боковом электроде), с удлиненной резьбовой частью (благодаря этому можно расширить канал охлаждения в головке и улучшить теплоотвод).
 |
Генератор - с двойной сегментной обмоткой и обгонной муфтой в шкиве (ток отдачи 100/130А). Двойная обмотка (два набора трехфазных обмоток со сдвигом в 30°) позволяет снизить электрические помехи и уменьшить шум при увеличении нагрузки на генератора. Обгонная муфта с пружиной, расположенная между внутренней и внешней частями шкива, передает крутящий момент только в направлении вращения коленвала, снижая нагрузку на приводной ремень.
Стартер - нового образца (мощностью 1.7 кВт), с планетарным редуктором и сегментной обмоткой якоря, вместо обмотки возбуждения устанавливаются постоянные и интерполяционные магниты.
Привод навесных агрегатов - единым ремнем, с автоматическим пружинным натяжителем.
Практика
Из опыта эксплуатации и данных производителя можно выделить ряд характерных неисправностей 2GR-FE.
Следует отметить, что в случаях, когда разрыв трубки происходил на ходу и потеря масла определялась только по включению индикатора аварийного давления, двигатель успевал некоторое время проработать в условиях масляного голодания, что впоследствии приводило к серьезным механическим проблемам - провороту шатунных вкладышей, повреждению постелей распредвалов и т.п. Это обстоятельство стоит учитывать для любых автомобилей c 2GR-FE, выпущенных с завода с трубкой старого образца - поскольку история эксплуатации и обстоятельства возможных замен неизвестны, то все они относятся к группе риска.
. Как и на всех современных тойотовских двигателях - стандартная проблема с течью и шумом насоса охлаждающей жидкости, который проще сразу относить к расходникам.
. Выход из строя катушек зажигания (до 2010, 90919-02251) - производителем предписывалась гарантийная замена на катушки нового образца.
. Шум в области крышки головки при запуске и возможные ошибки, относящиеся к фазам газораспределения - производителем предписывалась сложная процедура замены элементов ГРМ от звездочек до распредвалов и постелей в сборе. Проблемы со звездочками VVT оказались характерны практически для всей серии GR.
. Ошибки, связанные с управляющими клапанами VVT (до 2011) - предписывалась гарантийная замена неисправных клапанов.
. Проблемы и ошибки по системе управления частотой вращения холостого хода (до 2010) - предписывалась гарантийная замена корпуса дроссельной заслонки в сборе.
. Неисправность обгонной муфты в шкиве генератора (до 2012) - установка новых шкивов (общая болезнь всей серии GR).
. Течь шлангов маслоохладителя (до 2012, 15767-31010).
 |
. Течь масла по стыкам ГБЦ (до 2007) - замена корпусов распределительных валов на модифицированные.
. Проблемы с повторным запуском при низких температурах (некоторые модели до 2013) - замена монтажного блока.
. Проблемы с резистором топливного насоса (некоторые модели до 2007).
Косвенные недостатки, не связанные с надежностью двигателя:
. Как и для большинства моделей с поперечным расположением силового агрегата, слишком высокая отдача двигателя оборачивается снижением ресурса трансмиссии (как в случае пресловутой коробки U660).
. При поперечной компоновке доступ к V-образному двигателю ощутимо затруднен, для множества операций требуется подразборка "впуска", зоны щита моторного отсека, а у некоторых моделей - и вывешивание двигателя.
- Головки блока традиционные - без единого корпуса распредвалов, без гидрокомпенсаторов в приводе клапанов (использованы регулировочные толкатели).
В системе смазки фильтр установлен в верхней части двигателя на штатном маслоохладителе.
Несколько необычны повышенные требования к октановому числу даже на версиях для японского рынка (Regular - только на североамериканском).
- На некоторых моделях может использоваться дополнительный топливный бак, однако здесь реализуется схема с простым эжекционным насосом, одной общей горловиной, без системы переключения и двух электронасосов.
- Для регулирования производительности топливного насоса (3 скорости работы) внедрен отдельный электронный блок управления.
- Топливная система с линией возврата, вакуумный регулятор давления топлива на впускном коллекторе.
Свечи с удлиненной резьбовой частью, но из обычных материалов (Denso K20HR-U11, NGK LFR6C-11).
- Стартеры как более современные с планетарным редуктором и сегментной обмоткой якоря, так и более мощные (2 кВт) традиционные с редуктором (для регионов с холодным климатом).
Второй вариант (тип "2009) оказался уже конструктивно близок другим моторам GR. Появились регулируемые фазы на выпуске (пределы изменения составили 40° для впуска и 35° для выпуска), постели распредвалов, проставка в рубашке охлаждения, компактнее стали поршни, упростился коленвал, разборный масляный фильтр и маслоохладитель переместились на отдельный кронштейн под двигателем, стали применяться более продвинутые свечи (Denso SK20HR11), появилась система подачи воздуха на выпуск.
Практика
Отсутствие лишних резиновых элементов в системе смазки и упрощенный привод ГРМ автоматически означали отсутствие соответствующих проблем, характерных для 2GR-FE. Хороший ресурс показывает цепь ГРМ. Распространенные стуки в моторном отсеке обычно оказываются штатным звуком работы электропневмоклапанов (EVAP) и форсунок.
. Чаще отмечались второстепенные дефекты - течи масла из-под крышки привода ГРМ, вопросы к помпе, неисправности по системам снижения токсичности (кислородные датчики, система улавливания паров топлива).
. Нередки случаи разрушения свечей зажигания из-за нарушения момента их затяжки.
Передние опоры гидронаполненные, активные опоры не применяются.
- Масляный фильтр установлен спереди горизонтально, на кронштейне верхней части поддона (поддон также имеет характерную для двигателей продольного расположения форму). Установлен датчик уровня масла (концевой выключатель с поплавком) - если низкий уровень сохраняется более 40 секунд, то система управления включает индикатор на комбинации приборов.
Топливная магистраль - с линией возврата, регулятор давления встроен в модуль топливного насоса.
ETCS поддерживает функционирование в режиме SNOW, демпфируя отклик на нажатие педали акселератора.
- Свечи зажигания - иридиевые, с одним боковым электродом (Denso FK20HR11 / NGK ILFR6D11).
- Поршни с характерной формой днища различаются для левого и правого полублоков.
Впрыск топлива - непосредственный, в камеру сгорания, синхронизируется с фазами (положением поршня). Топливо поступает от насоса в баке к ТНВД, где его давление увеличивается (до 4..13 МПа), оттуда в топливный коллектор и, наконец, впрыскивается форсунками в цилиндры.
Режимы работы
. Двигатель может функционировать в двух основных режимах:
- Режим однородной / гомогенной смеси - топливо впрыскивается на такте впуска и в цилиндре образуется в основном однородная топливовоздушная смесь. За счет охлаждения всасываемого воздуха при испарении топлива, повышается наполнение цилиндра.
 |
|
A - впуск / впрыск, B - сжатие, C - зажигание, D - сгорание
|
- Режим послойного смесеобразования - топливо впрыскивается на такте сжатия в направлении поршня, отражается от его выемки, активно диспергируется и испаряется, направляясь в зону свечи зажигания. Хотя в основном объеме камеры сгорания смесь обеднена, но заряд в районе свечи достаточно обогащен, чтобы воспламениться от искры и поджечь остальную смесь. Обедненная смесь в остальном объеме имеет намного меньшую склонность к детонации, чем стехиометрическая, что позволяет повысить степень сжатия, увеличив крутящий момент. За счет того, что при впрыскивании и испарении топлива воздушный заряд в цилиндре охлаждается, дополнительно снижается вероятность возникновения детонации. Этот режим используется после холодного запуска двигателя для ускорения прогрева нейтрализатора.
 |
ТНВД . Одноплунжерный, с дозирующим и обратным клапаном, а также с демпфером пульсаций давления на входе в контуре низкого давления. Установлен в задней части клапанной крышки правой головки и приводится кулачком, расположенным на выпускном распредвалу. Между топливным насосом и клапанной крышкой установлена теплоизолирующая проставка, уменьшающая нагрев насоса.
На ходе впуска плунжер опускается и всасывает топливо в нагнетательную камеру.
- В начале хода сжатия часть топлива возвращается обратно, пока дозирующий клапан открыт (таким образом устанавливается необходимое давление топлива в пределах 4..13 МПа).
- В конце хода сжатия дозирующий клапан закрывается и топливо под высоким давлением через открывающийся обратный клапан нагнетается в топливный коллектор.
- При пуске двигателя дозирующий клапан открывается и топливо подается непосредственно в коллектор под давлением регулятора (400 кПа).
Усилитель форсунок (EDU)
. Форсунки управляются через отдельный усилитель, который преобразует сигнал от блока управления в высоковольтный сигнал на форсунки, обеспечивая максимальную точность и быстродействие. После открытия форсунка удерживается в открытом состоянии сигналом низкого напряжения.
Привод SCV . Между головкой блока и впускным коллектором находится блок заслонок SCV, которые перекрывают один из двух впускных каналов, подходящих к каждому цилиндру, в зависимости от условий работы двигателя. Привод заслонок осуществляется от электродвигателя через механизм тяг.
При низких оборотах и низкой нагрузке, низкой температуре охлаждающей жидкости SCV закрыт, воздух поступает через один порт, скорость потока увеличивается, улучшается процесс и полнота сгорания.
- При высоких нагрузках SCV открывается, воздух поступает через оба порта, увеличивается наполнение цилиндров, в камере сгорания создается вертикальный вихрь, улучшается смесеобразование.
Большое достоинство системы D-4 на двигателях серии GR - отсутствие системы рециркуляции отработавших газов (EGR).
Свечи зажигания . "Иридиевые" (Denso FK20HBR11 / NGK ILFR6D11T) - помимо электрода с платиновым контактом, добавляются еще два боковых электрода.
 |
Практика
Как и обычно для Toyota, внедрение новых технических решений повлекло за собой ряд разнообразных "детских болезней", особенно в сравнении с отработанными сериями JZ и MZ.
Со времени печально известного первого двигателя D-4 прошло достаточно времени, чтобы компания смогла найти верные решения - и действительно, система управления и питания проблем доставляют не больше, чем на двигателях с распределенным впрыском. А отсутствие EGR значительно уменьшило проблемы с закоксовыванием впускного коллектора и всех подвижных элементов на впуске.
Кроме стандартных вопросов по системе улавливания паров топлива (модулю адсорбера), среди специфических дефектов можно отметить два.
. Проблемы с датчиками состава смеси (AFS) и кислородными датчиками - не рекомендуется долгое время ездить с ошибкой переобогащенной смеси (производитель полагает, что при этом в масло попадает избыточное количество бензина).
. Серия отзывных компаний: по коррозии алюминиевых компонентов топливной системы - внутренняя коррозия и колебания давления могли приводить к разрушению по сварке или к появлению трещин и утечке топлива (на внутреннем рынке до 2005, на внешнем до 2008 г.в.), по браку кольцевых уплотнений форсунок с возможной утечкой (японский рынок до 2005), по самопроизвольно выкручивающемуся датчику давления в коллекторе (японский рынок 2007-2009).
С механической частью дела обстояли хуже:
. Течь масла по стыкам корпусов распредвалов (до 2008) не заслуживает особого внимания.
. Треск в приводе ГРМ после запуска - хроническая болезнь, которую ежегодно пытались исправить выпуском очередных модификаций впускных звездочек VVT (например - 13050- 31071 , 31081 , 31120 , 31161 , 31162, 31163...). Причем японцы сами нагнетали обстановку, уведомив о возможности самопроизвольного выкручивания от вибрации болтов крепления муфты VVT с последующей ее "разборкой" на ходу и заклиниванием двигателя.
. Большие отзывные кампании по браку пружин клапанов - якобы посторонние включения в материале приводят к ослаблению или разрушению пружин, что проявляется в виде шума при работе, перебоев и остановки двигателя на ходу (4GR-FSE 2005-2008, 2GR-FSE 2007-2008, 3GR-FSE 2006...).
|
. Наиболее дорогостоящие проблемы также нашли отражение в сервисных компаниях (4GR-FSE до 2010, 3GR-FSE до 2006 - по расширенной 9-летней гарантии): при пропусках воспламенения, неустойчивой работе при прогреве или на холостом ходу, расходе масла более 500 мл/1000 км - предписывалась замена поршней (обычно этого старались избегать, очищая и повторно устанавливая старые), поршневых колец, клапанных пружин и тарелок старого образца, гидрокомпенсаторов, при необходимости - и клапанов с направляющими, с очисткой от нагара всех соответствующих элементов ГБЦ и ЦПГ. Накопленный в мире опыт эксплуатации заставляет полагать высокий расход масла родовой чертой всех #GR-FSE, причем угар в пределах 200-300 мл / 1000 км считается нормальным даже для моторов с небольшим пробегом, тогда как активные меры начинают предпринимать при угаре в 600-800 мл на тысячу. |
Система впрыска топлива (D-4S)
Впрыск топлива - смешанный: непосредственный в камеру сгорания и распределенный во впускной канал. При малых и средних нагрузках и низких оборотах используется смешанный впрыск - использование однородной смеси повышает устойчивость процесса сгорания и уменьшает выбросы. При большой нагрузке используется непосредственный впрыск топлива - испарение топлива в цилиндре улучшает массовое наполнение цилиндров и уменьшает склонность к детонации, что позволяет увеличить степень сжатия.
Режимы работы
.
- Режим послойного смесеобразования. Топливо подается во впускной канал на такте выпуска. На такте впуска после открытия клапанов в цилиндр поступает однородная смесь. В конце такта сжатия дополнительное топливо подается непосредственно в цилиндр, обеспечивая обогащение в зоне свечи зажигания. Это облегчает первоначальное воспламенение, которое затем распространяется на заряд обедненной смеси в остальном объеме камеры сгорания. Этот режим используется после холодного запуска двигателя для возможности уменьшения угла опережения зажигания, увеличения температуры отработавших газов и ускорения прогрева нейтрализатора.
 |
- Режим однородной / гомогенной смеси. Топливо подается во впускной канал на такте выпуска. На такте впуска после открытия клапанов в цилиндр поступает однородная смесь, дополнительное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр и за счет турбулизации равномерно перемешивается с поступающим зарядом. Происходит сжатие однородной топливовоздушной смеси и затем ее воспламенение. За счет охлаждения воздуха при испарении впрыснутого топлива, повышается массовое наполнение цилиндра.
Для распределенного впрыска (под низким давлением) используется традиционная магистраль без линии возврата с обычными форсунками.
Из отличий по топливной системе:
- увеличенный диапазон рабочего давления 2..20 МПа
- модифицированный насос с роликовым толкателем
Отсутствие внешних демпферов пульсаций
- клапан сброса давления встроен в ТНВД
 |
|
A - всасывание, B - удержание, C - нагнетание, D - сброс.
|
- датчик давления в линии низкого давления
Содержание
В двигателе используется двойная электронная система изменения фаз газораспределения Dual VVT-i, система зажигания с
индивидуальными катушками (DIS), система впуска с переменной геометрией (ACIS) и интеллектуальная
электронная система управления дроссельной заслонкой (ETCS-i).
Продольный разрез
Поперечный разрез
Технические характеристики 2GR-FE
Число цилиндров - 6
Расположение цилиндров - V-образный
Клапанный механизм - с двумя распределительными валами в головке
Блока цилиндров (DOHC), 24 клапана, с цепным приводом (с системой Dual VVT-i)
Камера сгорания - клинообразной формы
Коллекторы - расположены с одной стороны камеры сгорания
Топливная система - последовательный впрыск SFI
Система зажигания - индивидуальными катушки зажигания на каждом цилиндре DIS, по одной свечи на цилиндр
Рабочий объем двигателя - 3456 см³ (210,9 дм³)
Диаметр цилиндра и ход поршня, мм (дюйм) - 94,0 × 83,0 (3,70 × 3,27)
Степень сжатия - 10,8
Максимальная мощность - 204 кВт при 6200 об/мин
Максимальный крутящий момент (ЕЭК) 346 Н м при 4700 об/мин
Открывание от -3 до 37 до ВМТ
Фазы газораспределения. Впуск. Закрывание - 71 ~ 31 после НМТ
Фазы газораспределения. Впуск. Открывание - от -3 до 37 до ВМТ
Фазы газораспределения. Выпуск. Открывание - 60 ~ 25 до НМТ
Фазы газораспределения. Выпуск. Закрывание - 4 ~ 39 после ВМТ
Порядок работы цилиндров 1–2–3–4–5–6
Класс масла - энергосберегающие API SN, SM, SL; ILSAC GF4 GF5
Октановое число по исследовательскому методу - не менее 91
Стандарт токсичности отработавших газов - Евро-IV и Европейские нормы токсичности отработавших газов при холодном пуске двигателя.
Эксплуатационная масса двигателя полностью заправленного моторным маслом и охлаждающей жидкостью - 163 кг